一种微波等离子体气相沉积系统的制作方法

1.本技术涉及微波等离子体领域，具体而言，涉及一种微波等离子体气相沉积系统。


背景技术：

2.等离子体化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)是指用等离子体激活反应气体，促进在基体表面或近表面空间进行化学反应，生成固态膜的技术。
3.目前的技术方案中，等离子体气相沉积系统(亦称为、等离子体cvd 系统)大多存在微波功率和温度的限制，导致无法获得目标制备材料。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种微波等离子体气相沉积系统。
5.为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
6.本技术提供一种等离子体气相沉积系统，包括：微波模块、等离子体工作腔、气体质量流量控制器、测量模块和控制柜；
7.所述等离子体工作腔分别连接所述微波模块与所述气体质量流量控制器，所述控制柜分别连接所述微波模块、所述等离子体工作腔、所述气体质量流量控制器和所述测量模块；
8.所述微波模块，用于生成并传输目标射频信号至所述等离子体工作腔；
9.所述等离子体工作腔，用于依据所述目标射频信号和所述气体质量流量控制器传输的待处理气体，获得目标制备材料；
10.所述测量模块，用于监控所述等离子体气相沉积系统的状态信息，所述状态信息包括所述等离子体工作腔的真空度和温度；
11.所述气体质量流量控制器，用于根据所述状态信息控制所述待处理气体的气体流量；
12.所述控制柜，用于发送控制指令至所述微波模块、所述等离子体工作腔、所述气体质量流量控制器和所述测量模块，以及显示所述状态信息。
13.在可选的实施方式中，所述等离子体气相沉积系统还包括：冷却水系统；
14.所述冷却水系统，用于当所述等离子体工作腔的温度大于或等于温度阈值时，冷却所述等离子体工作腔。
15.在可选的实施方式中，所述微波模块包括：微波功率源，微波传输系统，微波耦合系统和模式转换器；
16.所述微波功率源，用于生成初始射频信号；
17.所述微波传输系统，用于将所述初始射频信号传输至所述微波耦合系统；
18.所述微波耦合系统，用于根据所述目标制备材料的需求处理所述初始射频信号，得到中间射频信号；
19.所述模式转换器，用于处理所述中间射频信号，得到所述目标射频信号。
20.在可选的实施方式中，所述测量模块包括：真空测量系统，所述真空测量系统与所述等离子体工作腔连接；
21.所述真空测量系统，用于获取所述等离子体工作腔的真空度。
22.在可选的实施方式中，所述测量模块包括：温度测量系统，所述温度测量系统与所述等离子体工作腔连接；
23.所述温度测量系统，用于获取所述等离子体工作腔的温度。
24.在可选的实施方式中，所述控制柜包括触摸屏；
25.所述触摸屏，用于接收用户的输入信息；
26.所述触摸屏还用于根据所述输入信息生成控制指令；
27.所述触摸屏还用于显示所述状态信息。
28.在可选的实施方式中，所述控制柜还包括分子泵控制器和压强控制器；
29.所述分子泵控制器，用于控制所述冷却水系统的泵的启停；
30.所述压强控制器，用于控制所述泵输出的冷却水的出水压强。
31.在可选的实施方式中，所述冷却水系统的工作条件包括：所述出水压强为大于或等于0.25mpa且小于或等于0.4mpa，所述冷却水的出水流量大于或等于每分钟260升，所述泵的进水温度大于或等于15摄氏度且小于或等于20摄氏度。
32.在可选的实施方式中，所述等离子体气相沉积系统还包括：机架；
33.所述等离子体工作腔设置于所述机架的上方，所述测量模块和所述气体质量流量控制器设置于所述机架的下方。
34.在可选的实施方式中，所述微波模块的输出功率为大于或等于5kw且小于或等于75kw，所述目标射频信号为连续可调信号。
35.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
37.图1为本技术提供的一种等离子体气相沉积系统的示意图；
38.图2为本技术提供的另一种等离子体气相沉积系统的示意图；
39.图3为本技术提供的另一种等离子体气相沉积系统的示意图；
40.图4为本技术提供的一种控制柜的示意图。
具体实施方式
41.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.为了至少解决背景技术提出的不足，本技术提供一种等离子体气相沉积系统，请
参见图1，图1为本技术提供的一种等离子体气相沉积系统的示意图，该等离子体气相沉积系统100包括：微波模块110、等离子体工作腔 120、气体质量流量控制器130、测量模块140和控制柜150。
43.等离子体工作腔120分别连接微波模块110与气体质量流量控制器130，控制柜150分别连接微波模块110、等离子体工作腔120、气体质量流量控制器130和测量模块140。
44.微波模块110用于生成并传输目标射频信号至等离子体工作腔120。
45.等离子体工作腔用于依据目标射频信号和气体质量流量控制器130传输的待处理气体，获得目标制备材料。
46.该目标制备材料可以包括，但不限于：金刚石、类金刚石等多种薄膜/ 单晶材料。
47.测量模块140用于监控等离子体气相沉积系统100的状态信息，状态信息包括等离子体工作腔120的真空度和温度。
48.例如，可以控制等离子体工作腔的工作压强处于0.5～30kpa，并使用控制精度≤
±
20pa的真空度控制设备。
49.气体质量流量控制器130用于根据状态信息控制待处理气体的气体流量。
50.控制柜150用于发送控制指令至微波模块110、等离子体工作腔120、气体质量流量控制器130和测量模块140，以及显示状态信息。
51.该状态信息可以是等离子体气相沉积系统100的温度、真空度等信息。
52.本技术提供的等离子体cvd系统可以监控其状态信息，使得等离子体 cvd系统可以根据材料的制备需求进行微波功率以及待处理气体的调整，具有微波功率高、沉积面积大、沉积速度快、性能先进、稳定性高、使用方便、长时间运行安全可靠等特点，特别适合应用于大面积金刚石、类金刚石等多种薄膜/单晶材料的制备、材料表面处理和改性、低温氧化物的生长等多种应用场景。
53.作为一种可选的实施方式，上述待处理气体(亦称为工作气体)可以是以下气体中的任意一种：h2(2slm)、ch4(200sccm)、o2(20sccm)、 n2(10sccm)和ar(100sccm)。
54.作为另一种可选的实施方式，等离子体气相沉积系统100的电源可以是ac380
±
10％v，三相五线制；等离子体气相沉积系统100的电源频率可以是50hz；等离子体气相沉积系统100的额定输入小于150kva；等离子体气相沉积系统100的工作环境温度为15～40℃，相对湿度≤60％，接地电阻<4ω，环境气氛为周围无腐蚀性气体。
55.在可选的实施方式中，如图2所示，图2为本技术提供的另一种等离子体气相沉积系统的示意图，该等离子体气相沉积系统100还包括：冷却水系统160。
56.冷却水系统160可以用于冷却等离子体工作腔120。例如，冷却水系统 160用于当等离子体工作腔120的温度大于或等于温度阈值时，冷却等离子体工作腔120。
57.在可选的实施方式中，如图3所示，图3为本技术提供的另一种等离子体气相沉积系统的示意图，微波模块110包括：微波功率源110a，微波传输系统110b，微波耦合系统110c和模式转换器110d。
58.微波功率源110a用于生成初始射频信号。
59.微波传输系统110b用于将初始射频信号传输至微波耦合系统110c。
60.微波耦合系统110c用于根据目标制备材料的需求处理初始射频信号，得到中间射频信号。
61.模式转换器110d用于处理中间射频信号，得到目标射频信号。
62.作为一种可选的实施方式，微波模块110的输出功率为大于或等于 5kw且小于或等于75kw，目标射频信号为连续可调信号，且该目标射频信号的功率稳定度优于
±
1％，纹波≤1％，目标射频信号的微波频率为 915mhz
±
15mhz。
63.请继续参见图3，测量模块140包括：真空测量系统140a，真空测量系统140a与等离子体工作腔120连接。
64.真空测量系统140a用于获取等离子体工作腔120的真空度。
65.请继续参见图3，测量模块140还包括：温度测量系统140b，温度测量系统140b与等离子体工作腔120连接。
66.温度测量系统140b用于获取等离子体工作腔120的温度。
67.温度测量系统140b的测温方式可以是利用红外双波长测量475～1475℃范围内的温度变化，控制精度可以达到≤
±
10℃。
68.在可选的实施方式中，为了稳定等离子体气相沉积系统100的运行，本技术提供一种可能的实现方式，请继续参见图3，等离子体气相沉积系统 100还包括：机架170。
69.等离子体工作腔120设置于机架170的上方，测量模块140和气体质量流量控制器130设置于机架170的下方。
70.在可选的实施方式中，为了便于控制等离子体气相沉积系统100的运行，本技术给出一种可能的实现方式，如图4所示，图4为本技术提供的一种控制柜的示意图，控制柜150包括触摸屏150a。
71.触摸屏150a用于接收用户的输入信息。
72.触摸屏150a还用于根据输入信息生成控制指令。
73.触摸屏150a还用于显示状态信息。
74.该触摸屏可以包括显示面板。显示面板可以采用液晶显示屏(liquidcrystal display，lcd)，有机发光二极管(organic light
‑
emitting diode， oled)，有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体 (active
‑
matrix organic light emitting diode的，amoled)，柔性发光二极管(flex light
‑
emitting diode，fled)，miniled，microled，micro
‑
oled，量子点发光二极管(quantum dot light emitting diodes，qled)等。在一些实施例中，控制柜150可以包括1个或n个触摸屏150a，n为大于1的正整数。
75.请继续参见图4，控制柜150还包括分子泵控制器150b和压强控制器 150c。
76.分子泵控制器150b用于抽取极限真空；压强控制器150c用于控制泵输出的冷却水的出水压强。冷却水的泵可以采用罗茨泵+主抽水泵的组合。
77.在可选的实施方式中，冷却水系统160的工作条件包括：出水压强为大于或等于0.25mpa且小于或等于0.4mpa，冷却水的出水流量大于或等于每分钟260升，泵的进水温度大于或等于15摄氏度且小于或等于20摄氏度。
78.综上，本技术提供一种等离子体气相沉积系统，涉及微波等离子体领域。等离子体气相沉积系统包括：微波模块、等离子体工作腔、气体质量流量控制器、测量模块和控制柜；所述等离子体工作腔分别连接所述微波模块与所述气体质量流量控制器，所述控制柜分别连接所述微波模块、所述等离子体工作腔、所述气体质量流量控制器和所述测量模块；所述微波模块，用于生成并传输目标射频信号至所述等离子体工作腔；所述等离子工作腔，用于
依据所述目标射频信号和所述气体质量流量控制器传输的待处理气体，获得目标制备材料；所述测量模块，用于监控所述等离子体气相沉积系统的状态信息，所述状态信息包括所述等离子体工作腔的真空度和温度；所述气体质量流量控制器，用于根据所述状态信息控制所述待处理气体的气体流量；所述控制柜，用于发送控制指令至所述微波模块、所述等离子体工作腔、所述气体质量流量控制器和所述测量模块，以及显示所述状态信息。
79.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。